Інжынеры-электроншчыкі ведаюць, што антэны пасылаюць і прымаюць сігналы ў выглядзе хваль электрамагнітнай (ЭМ) энергіі, якія апісваюцца ўраўненнямі Максвела. Як і ў многіх іншых тэмах, гэтыя ўраўненні, а таксама распаўсюджванне і ўласцівасці электрамагнетызму можна вывучаць на розных узроўнях, ад адносна якасных тэрмінаў да складаных ураўненняў.
Існуе мноства аспектаў распаўсюджвання электрамагнітнай энергіі, адным з якіх з'яўляецца палярызацыя, якая можа мець розную ступень уплыву або праблемы ў розных сферах прымянення і канструкцыях антэн. Асноўныя прынцыпы палярызацыі прымяняюцца да ўсяго электрамагнітнага выпраменьвання, у тым ліку да радыёчастотнага/бесправаднога, аптычнай энергіі, і часта выкарыстоўваюцца ў аптычных прымяненнях.
Што такое палярызацыя антэны?
Перш чым зразумець палярызацыю, нам трэба спачатку зразумець асноўныя прынцыпы электрамагнітных хваль. Гэтыя хвалі складаюцца з электрычных палёў (палёў E) і магнітных палёў (палёў H) і рухаюцца ў адным кірунку. Палі E і H перпендыкулярныя адно аднаму і кірунку распаўсюджвання плоскай хвалі.
Палярызацыя адносіцца да плоскасці электроннага поля з пункту гледжання перадатчыка сігналу: пры гарызантальнай палярызацыі электрычнае поле будзе рухацца ўбок у гарызантальнай плоскасці, а пры вертыкальнай палярызацыі электрычнае поле будзе вагацца ўверх і ўніз у вертыкальнай плоскасці (малюнак 1).
Малюнак 1: Электрамагнітныя энергетычныя хвалі складаюцца з узаемна перпендыкулярных кампанент поля E і H.
Лінейная палярызацыя і кругавая палярызацыя
Да рэжымаў палярызацыі адносяцца наступныя:
У базавай лінейнай палярызацыі дзве магчымыя палярызацыі артаганальныя (перпендыкулярныя) адна адной (малюнак 2). Тэарэтычна, гарызантальна палярызаваная прыёмная антэна не будзе «ўбачыць» сігнал ад вертыкальна палярызаванай антэны і наадварот, нават калі абедзве працуюць на адной частаце. Чым лепш яны выраўнаваны, тым больш сігналу захопліваецца, і перадача энергіі максімізуецца, калі палярызацыі супадаюць.
Малюнак 2: Лінейная палярызацыя прапануе два варыянты палярызацыі пад прамым вуглом адзін да аднаго
Нахільная палярызацыя антэны — гэта тып лінейнай палярызацыі. Як і базавая гарызантальная і вертыкальная палярызацыя, гэтая палярызацыя мае сэнс толькі ў наземным асяроддзі. Нахільная палярызацыя знаходзіцца пад вуглом ±45 градусаў да гарызантальнай плоскасці адліку. Хоць гэта насамрэч проста яшчэ адна форма лінейнай палярызацыі, тэрмін «лінейны» звычайна адносіцца толькі да гарызантальна або вертыкальна палярызаваных антэн.
Нягледзячы на некаторыя страты, сігналы, якія адпраўляюцца (ці прымаюцца) дыяганальнай антэнай, можна перадаваць толькі з гарызантальна або вертыкальна палярызаванымі антэнамі. Нахільна палярызаваныя антэны карысныя, калі палярызацыя адной або абедзвюх антэн невядомая або змяняецца падчас выкарыстання.
Цыркулярная палярызацыя (CP) больш складаная, чым лінейная палярызацыя. У гэтым рэжыме палярызацыя, прадстаўленая вектарам поля E, круціцца па меры распаўсюджвання сігналу. Пры павароце направа (калі глядзець ад перадатчыка), кругавая палярызацыя называецца правабаковай кругавой палярызацыяй (RHCP); пры павароце налева — левабаковай кругавой палярызацыяй (LHCP) (малюнак 3).
Малюнак 3: Пры кругавой палярызацыі вектар поля E электрамагнітнай хвалі круціцца; гэта кручэнне можа быць правабаковым або левабаковым.
Сігнал CP складаецца з дзвюх артаганальных хваль, якія знаходзяцца ў супрацьфазе. Для генерацыі сігналу CP неабходныя тры ўмовы. Поле E павінна складацца з двух артаганальных кампанентаў; два кампаненты павінны быць размешчаны ў супрацьфазе на 90 градусаў і мець роўную амплітуду. Просты спосаб генерацыі CP - выкарыстоўваць спіральную антэну.
Эліптычная палярызацыя (ЭП) — гэта тып КП. Эліптычна палярызаваныя хвалі — гэта ўзмацненне, якое ствараецца двума лінейна палярызаванымі хвалямі, падобнымі да КП-хваль. Калі дзве ўзаемна перпендыкулярныя лінейна палярызаваныя хвалі з няроўнымі амплітудамі аб'ядноўваюцца, утвараецца эліптычна палярызаваная хваля.
Неадпаведнасць палярызацыі паміж антэнамі апісваецца каэфіцыентам палярызацыйных страт (PLF). Гэты параметр выражаецца ў дэцыбелах (дБ) і з'яўляецца функцыяй розніцы вуглоў палярызацыі паміж перадаючай і прыёмнай антэнамі. Тэарэтычна, PLF можа вагацца ад 0 дБ (без страт) для ідэальна выраўнаванай антэны да бясконцасці дБ (бясконцых страт) для ідэальна артаганальнай антэны.
Аднак на самой справе выраўноўванне (ці няправільнае выраўноўванне) палярызацыі не ідэальнае, бо механічнае становішча антэны, паводзіны карыстальніка, скажэнне канала, шматпрамянёвыя адлюстраванні і іншыя з'явы могуць выклікаць некаторыя вуглавыя скажэнні перадаванага электрамагнітнага поля. Спачатку будзе назірацца «ўцечка» крыжаванай палярызацыі сігналу ў 10-30 дБ або больш з-за артаганальнай палярызацыі, чаго ў некаторых выпадках можа быць дастаткова, каб перашкодзіць аднаўленню патрэбнага сігналу.
У адрозненне ад гэтага, фактычная PLF для дзвюх выраўнаваных антэн з ідэальнай палярызацыяй можа складаць 10 дБ, 20 дБ або больш у залежнасці ад абставін і можа перашкаджаць аднаўленню сігналу. Іншымі словамі, ненаўмысная перакрыжаваная палярызацыя і PLF могуць працаваць у абодва бакі, ствараючы перашкоды для патрэбнага сігналу або зніжаючы патрэбную сілу сігналу.
Навошта турбавацца пра палярызацыю?
Палярызацыя працуе двума спосабамі: чым больш выраўнаваны дзве антэны і чым яны маюць аднолькавую палярызацыю, тым лепшая сіла прыманага сігналу. І наадварот, дрэннае выраўноўванне палярызацыі ўскладняе прыёмнікам, як меркаваным, так і незадаволеным, прыём дастатковай колькасці сігналу, які цікавіць. У многіх выпадках «канал» скажае перадаваемую палярызацыю, альбо адна або абедзве антэны не знаходзяцца ў фіксаваным статычным кірунку.
Выбар палярызацыі звычайна вызначаецца ўмовамі ўстаноўкі або атмасфернымі ўмовамі. Напрыклад, гарызантальна палярызаваная антэна будзе працаваць лепш і падтрымліваць сваю палярызацыю, калі яна ўсталявана каля столі; і наадварот, вертыкальна палярызаваная антэна будзе працаваць лепш і падтрымліваць сваю палярызацыю, калі яна ўсталявана каля бакавой сцяны.
Шырока выкарыстоўваная дыпольная антэна (простая або складзеная) мае гарызантальную палярызацыю ў «нармальнай» мантажнай арыентацыі (малюнак 4) і часта паварочваецца на 90 градусаў, каб пры неабходнасці дасягнуць вертыкальнай палярызацыі або падтрымаць пераважны рэжым палярызацыі (малюнак 5).
Малюнак 4: Дыпольная антэна звычайна мацуецца гарызантальна на мачце для забеспячэння гарызантальнай палярызацыі.
Малюнак 5: Для прымянення, якія патрабуюць вертыкальнай палярызацыі, дыпольная антэна можа быць усталявана адпаведна там, дзе антэна зачапляецца
Вертыкальная палярызацыя звычайна выкарыстоўваецца для партатыўных мабільных радыёстанцый, такіх як тыя, што выкарыстоўваюцца службамі хуткага рэагавання, паколькі многія канструкцыі вертыкальна палярызаваных радыёантэн таксама забяспечваюць усенакіраваную дыяграму накіраванасці. Такім чынам, такія антэны не трэба пераарыентоўваць, нават калі кірунак радыё і антэны змяняецца.
Высокачастотныя (КХ) антэны дыяпазону 3–30 МГц звычайна вырабляюцца ў выглядзе простых доўгіх правадоў, гарызантальна нацягнутых паміж кранштэйнамі. Іх даўжыня вызначаецца даўжынёй хвалі (10–100 м). Гэты тып антэны мае натуральную гарызантальную палярызацыю.
Варта адзначыць, што называць гэты дыяпазон «высокай частатой» пачалі дзесяцігоддзі таму, калі 30 МГц сапраўды былі высокай частатой. Нягледзячы на тое, што гэтае апісанне зараз здаецца састарэлым, яно з'яўляецца афіцыйным абазначэннем Міжнароднага саюза электрасувязі і дагэтуль шырока выкарыстоўваецца.
Пераважную палярызацыю можна вызначыць двума спосабамі: альбо з выкарыстаннем наземных хваль для больш моцнай перадачы сігналаў на кароткія адлегласці з дапамогай вяшчальнага абсталявання, якое выкарыстоўвае дыяпазон сярэдніх хваль (СВ) 300 кГц - 3 МГц, альбо з выкарыстаннем нябесных хваль для больш вялікіх адлегласцей праз іанасферную сувязь. У цэлым, вертыкальна палярызаваныя антэны маюць лепшае распаўсюджванне наземных хваль, у той час як гарызантальна палярызаваныя антэны маюць лепшыя характарыстыкі распаўсюджвання нябесных хваль.
Кругавая палярызацыя шырока выкарыстоўваецца для спадарожнікаў, таму што арыентацыя спадарожніка адносна наземных станцый і іншых спадарожнікаў пастаянна змяняецца. Эфектыўнасць паміж перадаючай і прыёмнай антэнамі найбольшая, калі абедзве маюць кругавую палярызацыю, але лінейна палярызаваныя антэны можна выкарыстоўваць з CP-антэнамі, хоць існуе каэфіцыент страт палярызацыі.
Палярызацыя таксама важная для сістэм 5G. Некаторыя антэнныя рашоткі 5G з некалькімі ўваходамі/некалькімі выхадамі (MIMO) дасягаюць павышэння прапускной здольнасці за кошт выкарыстання палярызацыі для больш эфектыўнага выкарыстання даступнага спектру. Гэта дасягаецца з дапамогай камбінацыі розных палярызацый сігналу і прасторавага мультыплексавання антэн (прасторавае разнясенне).
Сістэма можа перадаваць два патокі дадзеных, паколькі патокі дадзеных злучаны незалежнымі артаганальна палярызаванымі антэнамі і могуць быць адноўлены незалежна. Нават калі існуе некаторая перакрыжаваная палярызацыя з-за скажэнняў траекторыі і канала, адлюстраванняў, шматпрамянёвага распаўсюджвання і іншых недахопаў, прыёмнік выкарыстоўвае складаныя алгарытмы для аднаўлення кожнага зыходнага сігналу, што прыводзіць да нізкай частаты памылак у бітах (BER) і, у канчатковым выніку, паляпшэння выкарыстання спектру.
у заключэнне
Палярызацыя — важная ўласцівасць антэны, якую часта ігнаруюць. Лінейная (у тым ліку гарызантальная і вертыкальная) палярызацыя, нахільная палярызацыя, кругавая палярызацыя і эліптычная палярызацыя выкарыстоўваюцца для розных ужыванняў. Дыяпазон радыёчастотных характарыстык, якія можа дасягнуць антэна, залежыць ад яе адноснай арыентацыі і выраўноўвання. Стандартныя антэны маюць розную палярызацыю і падыходзяць для розных частак спектру, забяспечваючы пераважную палярызацыю для мэтавага прымянення.
Рэкамендаваныя прадукты：
| RM-DPHA2030-15 | ||
| Параметры | Тыповы | Адзінкі |
| Дыяпазон частот | 20-30 | ГГц |
| Узмацненне | 15 Тып. | dBi |
| КСХ | 1.3 Тып. | |
| Палярызацыя | Двайны Лінейны | |
| Міжпалярная ізаляцыя | 60 тып. | dB |
| Ізаляцыя порта | 70 тып. | dB |
| Раз'ём | СМА-Fэлектронны ліст | |
| Матэрыял | Al | |
| Аздабленне | Фарба | |
| Памер(Д*Ш*В) | 83,9*39,6*69,4(±5) | mm |
| Вага | 0,074 | kg |
| RM-БДХА118-10 | ||
| Пункт | Спецыфікацыя | Адзінка |
| Дыяпазон частот | 1-18 | ГГц |
| Узмацненне | 10 тып. | dBi |
| КСХ | 1,5 тып. | |
| Палярызацыя | Лінейны | |
| Крос-По. Ізаляцыя | 30 тып. | dB |
| Раз'ём | СМА-жанчына | |
| Аздабленне | Pняма | |
| Матэрыял | Al | |
| Памер(Д*Ш*В) | 182,4*185,1*116,6(±5) | mm |
| Вага | 0,603 | kg |
| RM-CDPHA218-15 | ||
| Параметры | Тыповы | Адзінкі |
| Дыяпазон частот | 2-18 | ГГц |
| Узмацненне | 15 Тып. | dBi |
| КСХ | 1,5 тып. |
|
| Палярызацыя | Двайны Лінейны |
|
| Міжпалярная ізаляцыя | 40 | dB |
| Ізаляцыя порта | 40 | dB |
| Раз'ём | SMA-F |
|
| Апрацоўка паверхні | Pняма |
|
| Памер(Д*Ш*В) | 276*147*147(±5) | mm |
| Вага | 0,945 | kg |
| Матэрыял | Al |
|
| Працоўная тэмпература | -40-+85 | °C |
| RM-BDPHA9395-22 | ||
| Параметры | Тыповы | Адзінкі |
| Дыяпазон частот | 93-95 | ГГц |
| Узмацненне | 22 Тып. | dBi |
| КСХ | 1.3 Тып. |
|
| Палярызацыя | Двайны Лінейны |
|
| Міжпалярная ізаляцыя | 60 тып. | dB |
| Ізаляцыя порта | 67 Тып. | dB |
| Раз'ём | WR10 |
|
| Матэрыял | Cu |
|
| Аздабленне | Залаты |
|
| Памер(Д*Ш*В) | 69,3*19,1*21,2 (±5) | mm |
| Вага | 0,015 | kg |
Час публікацыі: 11 красавіка 2024 г.
